Рабочая программа дисциплины «микробиология» Код дисциплины по учебному плану опд. Ф. 9 для студентов специальности 020209. 65 «Микробиология»
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа дисциплины «нормальная микрофлора человека» Код дисциплины по учебному, 110.88kb.
- Рабочая программа дисциплины «роль микроорганизмов в жизни растений» Код дисциплины, 88.04kb.
- Рабочая программа дисциплины «биотехнология пищевых производств» Код дисциплины, 127.52kb.
- Рабочая программа дисциплины «промышленная микробиология и биотехнология» Код дисциплины, 235.83kb.
- Рабочая программа дисциплины «цитология микроорганизмов» Код дисциплины по учебному, 119.01kb.
- Рабочая программа генетика Код дисциплины по учебному плану опд ф. 6 для студентов, 274.5kb.
- Рабочая программа дисциплины «экология микроорганизмов» Код дисциплины по учебному, 219.98kb.
- Рабочая программа дисциплины «микробиологические процессы в пищевой промышленности», 100.49kb.
- Рабочая программа дисциплины «жизнь микроорганизмов в экстремальных условиях» Код дисциплины, 123.41kb.
- Рабочая программа дисциплины «микробиология и вирусология» Код дисциплины по учебному, 460.94kb.
Определение понятий энергетический метаболизм и конструктивный метаболизм. Потребности прокариот в питательных элементах и микроэлементах. Источники углерода для конструктивного метаболизма. Автотрофы и гетеротрофы; сапрофиты и паразиты; копиотрофы и олиготрофы. Источники азота, серы, фосфора. Необходимость ионов металлов. Потребность в факторах роста. Прототрофы и ауксотрофы. Энергетические ресурсы, используемые прокариотами. Фототрофы и хемотрофы; литотрофы и органотрофы. Сочетания основных видов энергетического и конструктивного метаболизма, определяющие способ существования прокариот: хемолитоавтотрофия, хемолитогетеротрофия, хемоорганоавтотрофия, хемооорганогетеротрофия, фотолитоавтотофия, фотолитогетеротрофия, фотоорганоавтотрофия, фотоорганогетеротрофия. Понятие о миксотрофии.
Тема 7. Пути получения энергии, основанные на субстратном фосфорилировании
Определения понятия «брожение». Общая характеристика процессов брожения. Сбраживаемые и несбраживаемые субстраты. Пути сбраживания углеводов: гликолитический путь (путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса), окислительный пентозофосфатный (путь Варбурга-Диккенса-Хореккера), 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатный (путь Энтнера-Дудорова).
Молочнокислое гомо- и гетероферментативное брожение. Спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое и другие виды брожений. Двухфазность брожений, ее причины. Характеристика микроорганизмов, вызывающих брожения; их распространение в природе и практическое значение.
Тема 8. Пути получения энергии, основанные на фотофосфорилировании
Оксигенные и аноксигенные фототрофные бактерии. Бактериальный фотосинтез. Пигменты аноксигенных фототрофных бактерий. Фотосинтетический аппарат: состав, организация. Механизм аноксигенного фотосинтеза. Циклический и нециклический пути передачи электронов. Характеристика аноксигенных фототрофных бактерий, их распространение и роль в природе. Использование световой энергии галобактериями.
Тема 9. Пути получения энергии, основанные на окислительном фосфорилировании
Аэробное дыхание. Формы участия молекулярного кислорода в окислении разных субстратов. Полное и неполное окисление субстрата. Роль цикла трикарбоновых кислот. Дыхательные цепи прокариот. Компоненты дыхательной цепи. Механизм окислительного фосфорилирования. Характеристика важнейших эубактерий, осуществляющих аэробное окисление белков, углеводов, углеводородов и других многоуглеродных веществ (аммонифицирующие, углеводородокисляющие, целлюлозоразрушающие бактерии и др.). Прокариоты (метилотрофы), окисляющие метан, метанол и другие одноуглеродные соединения.
Анаэробное дыхание. Определение понятия «анаэробное дыхание». Доноры и акцепторы электронов, используемые разными микроорганизмами при анаэробном дыхании. Анаэробные дыхательные цепи. Типы анаэробного дыхания у прокариот: нитратное, сульфатное, серное, карбонатное, фумаратное. Прокариоты, восстанавливающие нитраты и другие соединения азота (диссимиляционная нитратредукция и денитрификация). Сульфатвосстанавливающие и серувосстанавливающие бактерии (диссимиляционная сульфатредукция). Карбонатное дыхание метаногенов и ацетогенов.
Хемосинтез. Окисление неорганических субстратов: восстановленных соединений серы, азота, железа, молекулярного водорода и других. Дыхательные цепи аэробных хемолитотрофных эубактерий. Основные группы хемолитотрофных эубактерий (тионовые, нитрифицирующие, водородные бактерии, железобактерии, карбоксидобактерии).
Тема 10. Биосинтетические процессы у прокариот
Пути усвоения углекислоты фотосинтезирующими эубактериями. Восстановительный цикл трикарбоновых кислот (цикл Арнона), восстановительный пентозофосфатный цикл (цикл Кальвина). Функционирование у метилотрофных бактерий рибулозомонофосфатного и серинового циклов ассимиляции формальдегида. Ассимиляция углекислоты гетеротрофными прокариотами. Использование С2-субстратов и других органических соединений. Значение цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного шунта для биосинтетических процессов.
Усвоение соединений азота. Ассимиляционная нитратредукция. Фиксация молекулярного азота. Свободноживущие и симбиотические азотфиксаторы. Использование соединений серы. Ассимиляционная сульфатредукция.
Синтез основных биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, липидов, углеводов, других важнейших соединений микробной клетки.
Вторичные метаболиты. Антибиотики, синтез, классификация по происхождению, химической структуре, механизмам действия. Методы выявления антибиотиков и определение чувствительности микроорганизмов к антибиотическим препаратам.
Регуляция метаболизма. Биохимические основы и уровни регуляции метаболизма. Механизмы регуляции синтеза ферментов (индукция, репрессия). Регуляция активности ферментов. Основные механизмы регуляции: аллостерический, изостерический, ковалентная модификация и др.
Раздел. 5. Генетика прокариот
Тема 11. Генетика прокариот
Генетический аппарат прокариот. Генотип и фенотип. Наследственная и ненаследственная изменчивость. Мутационная природа изменчивости. Частота и типы мутаций. Спонтанный и индуцированный мутагенезы. Применение мутантов микроорганизмов в научных исследованиях и в практических целях. Перспективы генной инженерии. Рекомбинации генетического материала у прокариот. Трансформация, трансдукция, коньюгация. Генетические основы патогенности бактерий. Ненаследуемые изменения свойств бактерий. Морфологические и биохимические модификации. Диссоциация микроорганизмов.
Раздел 6. Разнообразие и систематика прокариот
Тема 12. Принципы систематики прокариот
Положение прокариот среди других организмов. Классификация К. Вёзе с выделением трех царств Eubacteria, Archaebacteria, Eukaryota. Проблемы систематики прокариот. Две основные эволюционные линии прокариот: домен Archaea и домен Bacteria. Схема клеточной эволюции. Прогенот как гипотетический предок современных типов клеток.
Разделы систематики прокариот. Номенклатура. Международный кодекс номенклатуры бактерий. Классификация и таксономия. Таксономические категории. Концепция вида у бактерий. Разнообразие прокариот и принципы их систематизации. Геносистематика и феносистематика прокариот. Нумерическая таксономия.
Основные признаки, используемые при идентификации прокариот. Морфолого-культуральные, физиолого-биохимические, серологические, хемотаксономические, экологические признаки. Генотипические характеристики. Г+Ц состав ДНК, размер генома, ДНК-ДНК и ДНК-рРНК гомология. Определение и анализ нуклеотидных последовательностей генов 16S рРНК. Идентификация некультивируемых микроорганизмов.
Принципы систематизации прокариот в определителе Берджи.
Тема 13. Группы прокариотных организмов
Систематический обзор прокариот в соответствии с Определителем бактерий Берджи (1994). Особенности четырех основных категорий бактерий, включенных в Определитель Берджи. Грамотрицательные и грамположительные эубактерии, имеющие клеточную стенку, микоплазмы (эубактерии, лишенные клеточной стенки) и архебактерии.
Характеристика некоторых важнейших групп эубактерий и архебактерий.
Группа 1. Спирохеты. Особенности морфологии клеток и структур, обеспечивающих движение спирохет. Метаболизм. Распространение и важнейшие представители. Патогенные спирохеты (рода Treponema, Borrelia, Leptospira). Свободноживущие спирохеты (род Spirochaeta).
Группа 2. Изогнутые палочки и спириллы. Морфология, метаболизм, распространение в природе. Род Spirillum – свободноживущие и паразитические формы. Helicobacter pylori – обитатель слизистой желудка и двенадцатиперстной кишки приматов, человека, ассоциированный с язвой и гастритом. Представители рода Bdellovibrio – внутриклеточные паразиты бактерий, их цикл развития, экологическая роль в водоемах.
Группа 4. Грамотрицательные аэробные палочки и кокки. Общая характеристика группы. Деление на семейства. Важнейшие представители. Семейство Pseudomonadaceae. Общая характеристика. Типовой род – Pseudomonas. P. aeruginosa – условно-патогенная бактерия, возбудитель госпитальных инфекций, паразит насекомых, рыб и растений.
Семейство Rhizobiaceae. Особенности морфологии и физиологии. Род Rhizobium – эндосимбионты растений. Образование клубеньков и процесс фиксации азота в клубеньках. Род Agrobacter – внутриклеточные паразиты растений.
Семейство Azotobacteriaceae – свободноживущие азотфиксирующие бактерии. Особенности морфологии и физиологии. Фиксация молекулярного азота. Экология, распространение и практическое значение.
Семейство Acetobacteriaceae. Особенности морфологии и физиологии. Практическое значение уксуснокислых бактерий.
Семейство Legionellaceae. Легионеллы – факультативные внутриклеточные паразиты, способные выживать и размножаться в макрофагах. Среда обитания, пути передачи.
Семейство Neisseriaceae. Нейссерии – обитатели слизистых человека. Патогенные и непатогенные виды.
Группа 5. Факультативно-анаэробные грамотрицательные палочки. Общая характеристика. Деление на семейства. Важнейшие представители. Семейство Enterobacteriaceae. Общая характеристика. Типовой род – Escherichia. E. coli – фоновый вид кишечника человека, санитарно-показательный микроорганизм (индикатор фекального загрязнения среды). Энтеробактерии – возбудители инфекционных заболеваний (представители родов Shigella, Salmonella, Yersinia и др.). Семейство Vibrionaceae. Общая характеристика, особенности морфологии и экологии. Vibrio cholerae – возбудитель холеры.
Группа 9. Риккетсии и хламидии. Облигатные внутриклеточные паразиты. Порядок Rickettsiales. Общая характеристика, важнейшие представители. Особенности метаболизма риккетсий («метаболический паразитизм»). Риккетсиозы (сыпной тиф, болезнь «кошачьих царапин», Q-лихорадка и др.). Порядок Chlamydiales. Общая характеристика, важнейшие представители. Цикл развития хламидий. Особенности метаболизма хламидий («энергетический паразитизм»). Хламидиозы (орнитоз, трахома, урогенитальный хламидиоз и др.).
Группа 10. Аноксигенные фототрофные бактерии. Фототрофные бактерии, осуществляющие бескислородный фотосинтез. Класс Anoxyphotobacteria. Общая характеристика. Морфология и физиология. Особенности фотосинтеза. Экология и важнейшие представители пурпурных, зеленых бактерий и гелиобактерий.
Группа 11. Оксигенные фототрофные бактерии. Фототрофные бактерии, осуществляющие кислородный фотосинтез. Класс Oxyphotobacteria. Общая характеристика. Морфология и физиология. Особенности фотосинтеза. Экология и важнейшие представители цианобактерий и прохлорофитов.
Группа 12. Аэробные хемолитотрофные бактерии. Общая характеристика. Деление на подгруппы. Семейство Thiobacillaceae. Особенности морфологии и физиологии. Распространение, экология и важнейшие представители. Семейство Siderocapsaceae. Особенности морфологии и физиологии. Распространение, экология и важнейшие представители. Семейство Nitrobacteriaceae. Деление на секции. Секция А: бактерии, окисляющие нитрит. Секция В: бактерии, окисляющие аммиак. Распространение, экология и важнейшие представители.
Группа 16. Миксобактерии. Скользящие бактерии, образующие плодовые тела. Порядок Муxobacteriales. Особенности морфологии миксобактерий. Образование плодовых тел. Гидролитическая и бактериолитическая активность. Экологическая роль, распространение и представители (рода Cystobacter, Myxococcus и др.).
Группа 17. Грамположительные кокки. Особенности морфологии. Метаболизм. Отношение к кислороду. Деление на подгруппы. Подгруппа аэробных, факультативно анаэробных и облигатно анаэробных кокков. Типичные представители. Род Micrococcus. Характеристика, распространение, роль в природе. Род Streptococcus – паразиты млекопитающих. Типовой вид – S. pyogenes. Род Staphylococcus. Медицинское значение стафилококков. Разнообразие инфекций, вызываемых S. aureus. Молочнокислые кокки (род Lactococcus). Облигатно анаэробные кокки (Sarcina, Ruminococcus и др.). Радиоустойчивые кокки – дейнококки (род Deinococcus).
Группа 18. Образующие эндоспоры грамположительные палочки и кокки. Морфология и физиология. Род Bacillus – аэробы и факультативные анаэробы. Род Clostridium – облигатные анаэробы. Общая характеристика родов. Сапрофитные и патогенные представители. Экология и практическое значение бацилл и клостридий.
Групп 20. Грамположительные неспорообразующие палочки неправильной формы. Общая характеристика группы. Разнообразие представителей. Род Actinomyces. Особенности морфологии. Распространение и экология. Род Arthrobacter. Род Bifidobacterium. Особенности морфологии и физиологии. Распространение и места обитания. Род Corynebacterium. Особенности морфологии и физиологии. Распространение и практическое значение. Сапрофитные и патогенные коринебактерии. Род Propionibacterium. Морфология, физиология, практическое значение пропионовокислых бактерий.
Группа 21. Микобактерии. Семейство Mycobacteriaceae. Общая характеристика семейства. Хемотаксономические особенности микобактерий, обусловливающие кислотоустойчивость. Метаболизм микобактерий. Mycobacterium tuberculosis – возбудитель туберкулеза, M. leprae – возбудитель проказы.
Группы 22-29. Актиномицеты. Общая характеристика актиномицетов. Особенности морфологии. Типы мицелия. Способы размножения актиномицетов. Распространение, экология. Практическое значение. Актиномицеты – продуценты антибиотиков и других биологически активных веществ. Патогенные актиномицеты.
Группа 30. Микоплазмы. Отдел Tenericutes, класс Mollicutes, порядок Mycoplasmatales. Микоплазмы – прокариоты, лишенные клеточной стенки. Особенности морфологии, потребности в питательных веществах, разнообразие метаболических возможностей. Экология микоплазм. Микоплазмы – паразиты человека и животных (представители родов Mycoplasma, Ureaplasma). Сапрофитные микоплазмы (Spiroplasma, Metallogenium).
Архебактерии. Хемотаксономические особенности архебактерий. Метаболизм архебактерий. Основные филогенетические группы архей. Важнейшие представители. Метаногены. Экстремально галофильные археи. Экстремальные термофилы и гипертермофилы.
Раздел 7. Разнообразие и систематика микроскопических грибов
Тема 14. Разнообразие и систематика микроскопических грибов
Морфология и физиология грибной клетки. Особенности мицелиального строения, высшие и низшие грибы. Покоящиеся структуры грибов. Особенности питания грибов: сапротрофы, паразиты, хищники. Способы размножения грибов: вегетативное, бесполое, половое размножение. Совершенные и несовершенные грибы. Экологические группы грибов и их практическое значение. Водные, почвенные, ксилотрофные, микофильные, фитопатогенные, энтомопатогенные, зоопатогенные и др. грибы и их особенности. Микроскопические грибы – возбудители биоповреждений.
Систематика грибов. Принцип построения современной системы грибов. Три главные эволюционные линии: отделы Myxomycota – слизевики, Heterocontae – разножгутиковые, Eumycota – истинные грибы. Основные таксономические критерии. Строение мицелия (наличие перегородок) и тип полового процесса. Морфологические признаки: число жгутиков у подвижных стадий, характер образования плодовых тел, форма плодовых тел, морфология асков и базидий, морфология аскоспор и базидиоспор, строение конидиеносцев и конидий, наличие пигмента, образование покоящихся стадий (склероциев, хламидоспор).
Отдел Myxomycota. Общая характеристика отдела. Основные представители, их циклы развития, типы питания. Паразитические слизевики – возбудители болезней растений.
Отдел Eumycota – истинные грибы. Основные классы. Класс Chytridiomycetes. Особенности строения подвижных стадий. Бесполое и половое размножение. Цикл развития и смена ядерных фаз. Экология.
Класс Oomycetes. Общая характеристика. Наличие подвижных стадий – зооспор. Половое и бесполое размножение. Порядок Saprolegniales: образ жизни, практическое значение. Порядок Peronosporales: возбудители важнейших заболеваний сельскохозяйственных растений.
Класс Zygomycetes. Половое размножение. Гомо- и гетероталлизм. Бесполое размножение. Порядок Mucorales. Экология. Практическое значение. Порядок Entomophthorales – облигатные паразиты насекомых и других членистоногих. Основные представители и циклы их развития.
Класс Ascomycetes. Общая характеристика. Половое размножение. Формирование сумок и половых спор. Бесполое размножение. Формирование конидий. Морфология конидиального спороношения. Порядок Endomycetales – дрожжевые грибы. Сахаромицеты (семейство Saccharomycetaceae).
Класс Deuteromycetes. Общая характеристика. Разнообразие и вариабельность морфологических признаков. Специфическое положение дейтеромицетов в системе грибов и их таксономический статус. Распространение, экологические группы, значение в природе, использование в хозяйственной деятельности человека Представители родов Aspergillus и Penicillium, их распространение, роль в природе и практическое значение. Энтомопатогенные дейтеромицеты (рода Verticillium, Paecelomyces, Beauveria, Metarhizium). Грибы рода Trichoderma: энтомофильная и антагонистическая активность, их практическое использование в борьбе с вредными насекомыми и возбудителями болезней растений.
Раздел 8. Неклеточные формы организации
Тема 15. Вирусы и прионы
История открытия и изучения вирусов. Вирусы: определение, природа. Происхождение вирусов. Форма, структурная организация и химический состав вирусов. Фазы развития и размножения вирусов. Вирусы бактерий. Морфология бактериофагов. Вирулентные и умеренные фаги. Размножение вирулентного фага: литический цикл. Развитие умеренных фагов: лизогения.
Принципы систематики и классификации вирусов. Номенклатура вирусов. Классификация вирусов человека и животных. ДНК-содержащие вирусы (семейства Herpesviridae, Papovaviridae, Adenoviridae и др.). РНК-содержащие вирусы (семейства Reoviridae, Picornaviridae, Retroviridae и др.)
Методы выявления вирусов. Экспресс-диагностика, основанная на обнаружении вирусных антигенов. Количественное определение вирусов. «Метод бляшек».
Значение вирусов в природе и социально-экономический аспект их изучения.
Прионы. Заболевания, вызываемые прионами. Болезнь Кройцфельда-Якоба, куру, спонгиоформная энцефалопатия крупного рогатого скота.
Раздел 9. Экология микроорганизмов
Тема 16. Влияние факторов внешней среды на жизнедеятельность микроорганизмов
Физические, химические и биологические факторы, их влияние на микроорганизмы.
Влияние абиотических факторов среды. Отношение микроорганизмов к молекулярному кислороду: аэробы и анаэробы (облигатные и факультативные), микроаэрофилы и аэротолерантные анаэробы. Токсические эффекты молекулярного кислорода и его производных (супероксидный анион, гидроксидный радикал, перекись водорода и др.). Защитные механизмы клетки. Влияние видимого света, УФ-излучения, ионизирующего излучения на микроорганизмы. Действие ультразвука на микробные клетки. Влияние температуры. Рост микроорганизмов в зависимости от температуры. Кардинальные температурные точки. Температурный диапазон. Психрофилы, мезофилы, термофилы. Механизмы психро- и термофилии. Отношение микроорганизмов к кислотности среды. Механизмы рН-гомеостаза. Влияние активности воды и солености на жизнедеятельность микроорганизмов. Осмофилы, галофилы, ксерофилы. Механизмы осмофилии и ксерофилии. Влияние гидростатического давления. Барофильные и баротолерантные микроорганизмы. Влияние тяжелых металлов на микроорганизмы.
Биотические связи с участием микроорганизмов. Взаимоотношения микроорганизмов между собой и с другими организмами. Симбиоз. Мутуализм. Комменсализм. Метабиоз. Антагонизм. Паразитизм, хищничество. Особенности взаимоотношений микроорганизмов с растениями. Ризосферная и эпифитная микрофлора. Симбиоз клубеньковых бактерий с растениями. Фитопатогенные микроорганизмы. Микроорганизмы – симбионты и патогены насекомых. Использование энтомопатогенных микроорганизмов для борьбы с вредными насекомыми. Эпизоотологическое и инсектицидное направление в защите растений от насекомых-вредителей. Взаимосвязь микроорганизмов с позвоночными животными. Микрофлора кишечного тракта жвачных животных в связи с особенностями их питания. Нормальная микрофлора человека. Значение микрофлоры в жизни человека. Дисбактериоз и его предупреждение. Условно-патогенные и патогенные микроорганизмы. Разнообразие патогенных микроорганизмов. Факторы патогенности и стратегии паразитизма.
Тема 17. Биогеохимическая деятельность микроорганизмов
Участие микроорганизмов в круговороте углерода. Цикл азота и специфические группы микроорганизмов, участвующие в нем. Цикл серы: серобактерии и сульфидогены.
Раздел 10. Прикладная микробиология
Тема 18. Некоторые аспекты прикладной микробиологии
Применение микроорганизмов в народном хозяйстве. Использование микроорганизмов в биотехнологии. Основы промышленной микробиологии. Отбор оптимизированных штаммов микроорганизмов для промышленного использования. Способы промышленного культивирования микроорганизмов. Пищевые производства, основанные на микробном метаболизме (производство молочнокислых продуктов, хлебопечение, виноделие, пивоварение). Микробиологические способы получения индивидуальных веществ (этанол, ацетон, бутанол, уксусная, молочная, лимонная кислоты, аминокислоты, ферменты, витамины, полимеры и т.д.). Получение микробного белка.
Применение микроорганизмов в здравоохранении. Вещества микробного происхождения для диагностики и лечения заболеваний. Использование поликлональных и моноклональных антител для идентификации патогенных микроорганизмов. Антибиотики, алкалоиды, стероиды, ферменты (аспарагиназа, фибринолитические ферменты). Получение белков с терапевтическим действием (инсулин, интерферон и др.) с помощью технологии рекомбинантной ДНК с использованием бактерий. Производство вакцин, сывороток. Лечебно-профилактические препараты бактериофагов. Бактериальные препараты, нормализующие микрофлору человека (лактобактерин, бифидумбактерин и др.).
Использование микроорганизмов в биогидрометаллургии. Применение микроорганизмов в процессах биоремедиации. Микробиологическая очистка сточных вод. Микробная утилизация ТБО и других отходов. Получение биотоплива.
Основы сельскохозяйственной микробиологии. Землеудобрительные препараты: азотфиксирующие бактериальные препараты, фосфоробактерин, препараты «силикатных бактерий», препараты микроорганизмов комплексного действия. Микробиологические препараты для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений. Использование кормового белка, витаминов, ферментов, пробиотиков в животноводстве. Биоконверсия растительного сырья. Силосование. Копмостирование.
Основы санитарной микробиологии. Методы и принципы проведения санитарно-микробиологических исследований объектов внешней среды. Прямое обнаружение патогенов. Методы косвенной индикации возможного присутствия возбудителя во внешней среде. Определение общего микробного числа (ОМЧ). Определение санитарно-показательных микроорганизмов (СПМ). Титр и индекс СПМ. Индекс наиболее вероятного числа. Основные характеристики СПМ. Группы СПМ. Санитарно-микробиологическое исследование воды, почвы, воздуха, пищевых продуктов.
Для освоения курса предусмотрены лекционные и лабораторные занятия, написание рефератов, самостоятельное изучение предложенных в программе вопросов.